CN112558008B - 基于光通信装置的导航方法、系统、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了基于光通信装置的导航方法、系统、设备及介质，根据设备所采集的包含光通信装置的图像确定该设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息，识别并获取光通信装置的位置信息，进而确定该设备当前的位置信息和姿态信息；之后，可以获得导航提示信息，其中，所述导航提示信息是基于目的地位置信息以及所述设备当前的位置信息和姿态信息而产生的。

Description

基于光通信装置的导航方法、系统、设备及介质

技术领域

本发明涉及光信息技术和位置服务领域，更具体地涉及基于光通信装置的导航方法、系统、设备及介质。

背景技术

现有的导航技术(例如GPS导航)获得了广泛的应用，用户可以根据其携带的终端设备上呈现的平面地图或全景地图中的路线指引到达目的地。然而GPS信号并不能提供设备的姿态信息或方向信息，通常需要结合终端设备(例如手机)中重力传感器或罗盘等获取方向从而给出相关指引，但这些传感器通常精度不高，且容易随着设备移动或手持姿势的变化给出错误引导。虽然通过全景地图呈现的立体实景模型可以帮助用户进行一定程度的修正，但是全景地图不仅制作成本和更新维护成本高，而且需要预先传输或加载全景地图，这对于终端设备的存储和计算能力有较高要求，难以有效进行快速实时的指引。另外，GPS信号不提供高度信息且本身定位精度有限，在室内会受遮挡，这很难满足在例如繁华密集的商业街区或具有若干楼层的大型商场等场景中进行导航的精度要求。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供基于光通信装置的导航方法、系统、设备及介质，其能够精确地获取设备的位置信息和姿态信息，从而为设备提供精准的导航提示信息。优选地，本发明还能够通过在设备实时获取的当前现实场景中即时叠加虚拟导航指示来准确地提供实景路线指引。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种基于光通信装置的导航方法，该方法包括：S1)根据设备所采集的包含光通信装置的图像来识别该光通信装置传递的标识信息，并确定该设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息；S2)利用所述标识信息获取预设的该光通信装置的位置信息；S3)基于所获取的光通信装置的位置信息以及该设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息，确定该设备当前的位置信息和姿态信息；S4) 获得导航提示信息，其中，所述导航提示信息是基于目的地位置信息以及所述设备当前的位置信息和姿态信息而产生的。

在本发明的一些实施例中，该方法还可包括通过所述设备重新采集任一光通信装置的图像，并返回至所述步骤S1)继续执行。

在本发明的一些实施例中，该方法还可包括通过设备内置的多个传感器监控设备位置和姿态的变化，并基于所监控的位置和姿态的变化更新设备当前的位置信息和姿态信息。

在本发明的一些实施例中，该方法还可包括通过将所述设备视野中现实场景与预先针对该现实场景建立的场景模型进行比较来更新设备当前的位置信息和姿态信息。

在本发明的一些实施例中，所述步骤S4)包括：S41)获得要叠加的一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息，其中，所述叠加位置信息是基于目的地位置信息与该设备当前的位置信息而确定的；S42)基于所述设备当前的位置信息和姿态信息以及所述一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息，在所述设备的显示媒介所呈现的现实场景中叠加一个或多个虚拟导航指示。

在本发明的一些实施例中，该方法还可包括响应于更新的设备当前的位置信息和姿态信息，继续执行步骤S42)或者继续执行S41)和S42)。

在本发明的一些实施例中，所述目的地位置信息可以是通过下面的步骤获取的：在所述设备的显示媒介上呈现目的地列表；以及响应于对于所呈现的目的地列表的其中一个目的地的选择来获取与所选择的目的地相关的目的地位置信息。

在本发明的一些实施例中，所述目的地位置信息可以至少部分地基于与目的地有关的信息来确定的，所述与目的地有关的信息包括下列中的一个或多个或其组合：目的地名称、目的地类型、目的地功能、目的地状态。

在本发明的一些实施例中，所述目的地位置信息可以是基于所述设备收到的与目的地类型或目的地功能有关的信息并结合设备当前的位置信息来确定的。

在本发明的一些实施例中，所述目的地位置信息可以是基于所述设备收到的与目的地类型或目的地功能有关的信息并结合设备当前的位置信息以及目的地的当前状态信息来确定的。

在本发明的一些实施例中，所述目的地位置信息可以是基于预先存储的与目的地有关的信息确定的。

在本发明的一些实施例中，其中，在所述步骤S2)还获取预设的该光通信装置的姿态信息；以及其中，所述步骤S3)包括：基于所获取的光通信装置的位置信息和姿态信息以及该设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息，确定该设备当前的位置信息和姿态信息。

根据本发明的第二方面，提供了一种存储介质，其中存储有计算机程序，所述计算机程序在被执行时能够用于实现根据本发明实施例的第一方面所述的方法。

根据本发明实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时能够用于实现根据本发明实施例的第一方面所述的方法。

根据本发明实施例的第四方面，提供了一种基于光通信装置的导航系统，包括光通信装置、光通信装置服务器、导航服务器，其中：所述光通信装置服务器用于从导航设备接收所述光通信装置传递的标识信息，并向所述导航设备提供所述光通信装置的位置信息；以及所述导航服务器用于基于目的地位置信息与所述导航设备当前的位置信息和姿态信息为导航设备提供导航提示信息其中，所述导航设备当前的位置信息和姿态信息基于所述光通信装置的位置信息以及所述导航设备相对于所述光通信装置的位置信息和姿态信息来确定。

在本发明的一些实施例中，其中，所述光通信装置服务器还用于向所述导航设备提供所述光通信装置的姿态信息，以及其中，所述导航设备当前的位置信息和姿态信息基于所述光通信装置的位置信息和姿态信息以及所述导航设备相对于所述光通信装置的位置信息和姿态信息来确定。

在本发明的一些实施例中，所述导航服务器还用于基于目的地位置信息与所述导航设备当前的位置信息确定要叠加的一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息，其中，该叠加位置信息能够被所述导航设备使用以基于其当前的位置信息和姿态信息，在所述导航设备的显示媒介所呈现的现实场景中叠加一个或多个虚拟导航指示。

在本发明的一些实施例中，该导航系统还包括所述导航设备，其用于：采集所述光通信装置的图像；基于所采集的图像来识别该光通信装置传递的标识信息并确定该导航设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息；利用所述标识信息从光通信装置服务器获取该光通信装置的位置信息；基于所获取的光通信装置的位置信息以及该导航设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息，确定该导航设备当前的位置信息和姿态信息；以及基于所述导航设备当前的位置信息和姿态信息以及所述一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息，在所述导航设备的显示媒介所呈现的现实场景中叠加一个或多个虚拟导航指示。

在本发明的一些实施例中，所述导航设备还用于利用所述标识信息从光通信装置服务器获取该光通信装置的姿态信息，以及基于所获取的光通信装置的位置信息和姿态信息以及该导航设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息，确定该导航设备当前的位置信息和姿态信息。

本发明的实施例提供的技术方案具有但不限于以下有益效果：

通过在环境中布置的光标签实现了对于导航对象位置和姿态的精确识别，从而能够为导航对象提供精准的导航提示信息。另外，本发明的一些方案可以随着在导航对象的显示媒介上所呈现的现实场景的不断变换，在当前呈现的场景中实时地叠加相应的导航指示来实现快速灵活的实景路线指引，不仅适用于室外导航，更适用于室内导航。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1示出了一种示例性的光标签；

图2为根据本发明一个实施例的光标签网络的示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的基于光标签在现实场景中叠加虚拟对象的方法的流程示意图；

图4为根据本发明一个实施例的基于光标签的导航方法的流程示意图。

图5为根据本发明实施例的基于光标签的导航方法进行车位导航的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

为方便描述，首先对与本发明相关的技术进行简单说明，以帮助理解本发明的实施例，但应指出这些技术说明并不一定构成现有技术。

增强现实技术(Augmented Reality，AR)也被称为混合现实技术，其通过计算机技术将虚拟对象应用到现实场景，使得现实场景和虚拟对象实时地呈现到同一个画面或空间中，从而增强用户对现实世界的感知。在一种增强现实应用中，可以在视野中的固定位置处叠加一些数据信息，例如，飞行员在学习驾驶飞机的时候，可以通过佩戴显示头盔来查看在现实场景上叠加的飞行数据，这些数据通常都是显示在视野中的固定的位置处(例如，始终在左上角)。这种增强现实技术缺乏足够的灵活性。在另一种增强现实应用中，可以首先识别出现实场景中的真实物体，然后将虚拟对象叠加到屏幕上显示的该真实物体上或附近。但是，当前的增强现实技术难以做到在现实场景中的精确位置处叠加虚拟对象，特别是当虚拟对象的叠加位置与识别出的真实物体距离较远时。

光通信装置也称为光标签，这两个术语在本文中可以互换使用。光标签能够通过不同的发光方式来传递信息，其具有识别距离远、可见光条件要求宽松的优势，并且光标签所传递的信息可以随时间变化，从而可以提供大的信息容量和灵活的配置能力(例如在中国专利公开CN105740936A、 CN109661666A、CN109936694A等中所描述的光通信装置)。光标签中通常可以包括控制器和至少一个光源，该控制器可以通过不同的驱动模式来驱动光源，以向外传递不同的信息。图1示出了一种示例性的光标签100，其包括三个光源(分别是第一光源101、第二光源102、第三光源103)。光标签100还包括控制器(在图1中未示出)，其用于根据要传递的信息为每个光源选择相应的驱动模式。例如，在不同的驱动模式下，控制器可以使用不同的驱动信号来控制光源的发光方式，从而使得当使用具有成像功能的设备拍摄光标签100时，其中的光源的成像可以呈现出不同的外观 (例如，不同的颜色、图案、亮度、等等)。通过分析光标签100中的光源的成像，可以解析出各个光源此刻的驱动模式，从而解析出光标签100 此刻传递的信息。例如，该光标签的控制器可以控制每个光源发出的光的属性，以便传递信息。例如，可以通过控制每个光源的开启和关闭来表示二进制数字信息的“0”或“1”，从而该光标签中多个光源可以用于表示一个二进制数字信息序列。

为了基于光标签向用户和商家提供对应的服务，每个光标签可以被分配一个标识信息(ID)，该标识信息用以由光标签的制造者、管理者及使用者等唯一地识别或标识光标签。通常，可由光标签发布其标识信息，而使用者可以使用例如手机上内置的图像采集设备或成像装置对光标签进行图像采集来获得该光标签传递的信息(例如标识信息)，从而可以基于该信息来访问相应的服务，例如，访问与光标签的标识信息相关联的网页、获取与标识信息相关联的其他信息(例如，与该标识信息对应的光标签的位置信息)等等。本文提到的具有图像采集功能的设备例如可以是用户携带或控制的设备(例如，带有摄像头的手机、平板电脑、智能眼镜、AR 眼镜、智能头盔、智能手表等等)，也可以是能够自主移动的机器(例如，无人机、无人驾驶汽车、机器人等等)。设备例如可以通过其上的摄像头对光标签进行图像采集来获得包含光标签的图像，并通过内置的应用程序来分析图像中的光标签(或光标签中的各个光源)的成像以识别出光标签传递的信息。

光标签可以安装于固定或可变的位置，并可以将光标签的标识信息 (ID)以及任何其他信息(例如位置信息)存储于服务器中。在现实中，可以将大量的光标签构建成一个光标签网络。图2示出了一种示例性的光标签网络，该光标签网络包括多个光标签和至少一个服务器，其中，与每个光标签相关的信息可保存在服务器上。例如，可以在服务器上保存每个光标签的标识信息(ID)或任何其他信息，例如与该光标签相关的服务信息、与该光标签相关的描述信息或属性，如光标签的位置信息、型号信息、物理尺寸信息、物理形状信息、姿态或朝向信息等。光标签也可以具有统一的或默认的物理尺寸信息和物理形状信息等。设备可以使用识别出的光标签的标识信息来从服务器查询获得与该光标签有关的其他信息。光标签的位置信息可以是指该光标签在物理世界中的实际位置，其可以通过地理坐标信息来指示。服务器可以是在计算装置上运行的软件程序、一台计算装置或者由多台计算装置构成的集群。光标签可以是离线的，也即，光标签不需要与服务器进行通信。当然，可以理解，能够与服务器进行通信的在线光标签也是可行的。

在一个实施例中，可以将光标签作为锚点，来确定设备的位置和姿态，从而实现虚拟对象到现实场景中的叠加。虚拟对象例如可以是图标、图片、文字、表情符号、虚拟的三维物体、三维场景模型、一段动画、一段视频、一个可跳转的网页链接等等。图3示出了根据一个实施例的基于光标签在现实场景中叠加虚拟对象的方法，该方法包括如下步骤：

步骤301：设备获得光标签的标识信息。

例如，设备可以通过采集并分析光标签的图像，来识别出光标签传递的标识信息。该标识信息可以与一个或多个虚拟对象相关联。

步骤302：设备使用光标签的标识信息进行查询，以获得待叠加的虚拟对象以及所述虚拟对象的叠加信息，该叠加信息包括叠加位置信息。

设备在识别出光标签的标识信息之后，可以使用该标识信息向服务器发出查询请求。在服务器处可以预先存储与该光标签相关的信息，例如光标签的标识信息、光标签的位置信息、与该光标签(或光标签的标识信息) 相关联的一个或多个虚拟对象的描述信息、每个虚拟对象的叠加位置信息等等。虚拟对象的描述信息是用于描述该虚拟对象的相关信息，例如可以包括虚拟对象中包含的图片、文字、图标、虚拟对象的标识信息、形状信息、颜色信息、尺寸信息、等等。基于该描述信息，设备可以呈现出相应的虚拟对象。虚拟对象的叠加位置信息可以是相对于光标签的位置信息 (例如，虚拟对象的叠加位置相对于光标签的距离信息和相对于光标签的方向信息)，其用于指示虚拟对象的叠加位置。设备通过向服务器发出查询请求，可以获得要在设备当前呈现的现实场景中叠加的虚拟对象的描述信息以及该虚拟对象的叠加信息。在一个实施例中，虚拟对象的叠加信息还可以包括虚拟对象的叠加姿态信息，该叠加姿态信息可以是虚拟对象相对于光标签的姿态信息，也可以是其在现实世界的坐标系中的姿态信息。

需要说明的是，为了确定虚拟对象的叠加姿态，并非必须使用虚拟对象的叠加姿态信息，而是也可以使用虚拟对象的叠加位置信息来确定虚拟对象的叠加姿态。例如，对于一个虚拟对象，可以确定其上的若干个点的叠加位置信息，这些不同的点的叠加位置信息能够用于确定该虚拟对象相对于光标签的姿态或者在现实世界坐标系中的姿态。

步骤303：设备确定其相对于光标签的位置信息。

设备可以采用多种方式来确定其相对于光标签的位置信息，该相对位置信息可以包括设备相对于光标签的距离信息和方向信息。通常情况下，设备相对于光标签的位置信息实际上是设备的图像采集器件相对于光标签的位置信息。在一个实施例中，设备可以通过采集包括光标签的图像并分析该图像来确定其相对于光标签的位置信息。例如，设备可以通过图像中的光标签成像大小以及可选的其他信息(例如，光标签的实际物理尺寸信息、设备的摄像头的焦距)来确定光标签与识别设备的相对距离(成像越大，距离越近；成像越小，距离越远)。设备可以使用光标签的标识信息从服务器获得光标签的实际物理尺寸信息，或者光标签可以具有统一的物理尺寸并在设备上存储该物理尺寸。设备可以通过包括光标签的图像中的光标签成像的透视畸变以及可选的其他信息(例如，光标签的成像位置)，来确定设备相对于光标签的方向信息。设备可以使用光标签的标识信息从服务器获得光标签的物理形状信息，或者光标签可以具有统一的物理形状并在设备上存储该物理形状。在又一个实施例中，设备也可以通过其上安装的深度摄像头或双目摄像头等来直接获得光标签与识别设备的相对距离。设备也可以采用现有的任何其他定位方法来确定其相对于光标签的位置信息。

在又一些实施例中，设备不仅可以确定其相对于光标签的位置信息，还可以基于所确定的设备相对于光标签的位置信息以及光标签本身的位置信息来获得该设备的当前位置信息，从而便于对用户进行精确定位或导航。由于光标签本身具有精确的位置信息，基于光标签获取的设备位置比传统GPS定位更为精确。需要说明的是，进行定位或导航的对象可以不是用户，而可以是能够自主移动的机器，例如，无人机、无人驾驶汽车、机器人等。该能够自主移动的机器上可以安装有图像采集设备，并可以以与手机类似的方式与光标签进行交互，从而获得其自身的位置信息。

在步骤304：设备确定其相对于光标签的姿态信息。

通常情况下，设备的姿态信息实际上是设备的图像采集器件的姿态信息。设备可以根据光标签的成像来确定其相对于光标签的姿态信息，当光标签的成像位置或成像区域位于设备成像视野的中心时，可以认为设备当前正对着光标签。在确定设备的姿态时可以进一步考虑光标签的成像的方向。随着设备的姿态发生改变，光标签在设备上的成像位置和/或成像方向会发生相应的改变，因此，可以根据光标签在设备上的成像来获得设备相对于光标签的姿态信息。

在又一些实施例中，也可以以如下方式来确定设备相对于光标签的位置和姿态信息(也可以统称为位姿信息)。具体地，可以根据光标签建立一个坐标系，该坐标系可以被称为光标签坐标系。可以将光标签上的一些点确定为在光标签坐标系中的一些空间点，并且可以根据光标签的物理尺寸信息和/或物理形状信息来确定这些空间点在光标签坐标系中的坐标。光标签上的一些点例如可以是光标签的外壳的角、光标签中的光源的端部、光标签中的一些标识点、等等。根据光标签的物体结构特征或几何结构特征，可以在设备相机拍摄的图像中找到与这些空间点分别对应的像点，并确定各个像点在图像中的位置。根据各个空间点在光标签坐标系中的坐标以及对应的各个像点在图像中的位置，结合设备相机的内参信息，可以计算得到拍摄该图像时设备相机在光标签坐标系中的位姿信息(R，t)，其中R为旋转矩阵，其可以用于表示设备相机在光标签坐标系中的姿态信息， t为位移向量，其可以用于表示设备相机在光标签坐标系中的位置信息。计算R、t的方法在现有技术中是已知的，例如，可以利用3D-2D的PnP (Perspective-n-Point)方法来计算R、t，为了不模糊本发明，在此不再详细介绍。

实际上，利用旋转矩阵R和位移向量t还可以描述如何将某个点的坐标在光标签坐标系和设备相机坐标系之间转换。例如，通过旋转矩阵R和位移向量t，可以将某个点在光标签坐标系中的坐标转换为在设备相机坐标系中的坐标，并可以进一步转换为图像中的像点的位置。如此，对于具有多个特征点(虚拟对象的轮廓上的多个点)的虚拟对象，可以在该虚拟对象的叠加信息中包括该多个特征点在光标签坐标系中的坐标(也即，相对于光标签的位置信息)，基于多个特征点在光标签坐标系中的坐标，可以确定这些特征点在设备相机坐标系中的坐标，从而可以确定这些特征点在设备上的各自成像位置。虚拟对象的多个特征点的各自成像位置一旦确定，就可以相应地确定出该虚拟对象整体的成像的位置、大小、或姿态等。

继续参考图3，在步骤305：基于虚拟对象的叠加信息、设备相对于光标签的位置信息和姿态信息，在设备的显示媒介上呈现所述虚拟对象，从而在现实场景中叠加所述虚拟对象。

虚拟对象的叠加位置信息体现了待叠加的虚拟对象相对于光标签的位置信息。在通过上述步骤获得了虚拟对象的叠加位置信息和设备相对于光标签的位置信息之后，实际上可以创建出以光标签为原点的三维空间坐标系，其中，设备和待叠加的虚拟对象均具有在该坐标系中的准确的空间坐标。在一个实施例中，也可以基于虚拟对象的叠加位置信息和设备相对于光标签的位置信息来确定待叠加的虚拟对象相对于设备的位置信息。在上述基础上，可以基于设备的姿态信息在现实场景中叠加该虚拟对象。例如，可以基于设备和待叠加的虚拟对象的相对距离来确定待叠加的虚拟对象的成像大小，可以基于设备和待叠加的虚拟对象的相对方向和设备的姿态信息来确定待叠加的虚拟对象在设备上的成像位置。基于该成像位置和成像大小，可以在现实场景中实现虚拟对象的准确叠加。在一个实施例中，待叠加的虚拟对象可以具有默认的成像大小，在这种情况下，可以仅确定待叠加的虚拟对象在设备上的成像位置，而不确定其成像大小。在叠加信息包括虚拟对象的叠加姿态信息的情况下，可以进一步确定所叠加的虚拟对象的姿态。在一个实施例中，可以根据上文所计算的设备(更准确地说，该设备的相机)相对于光标签的位姿信息(R，t)来确定待叠加的虚拟对象在设备上的成像的位置、大小及姿态等。在一种情况下，如果确定待叠加的虚拟对象当前不在设备的视野中(例如，虚拟对象的成像位置在显示屏幕之外)，则不显示虚拟对象。

设备可以使用各种可行的方式来呈现现实场景。例如，设备可以通过摄像头采集现实世界的信息并使用上述信息在显示屏幕上再现出现实场景，虚拟对象的图像可以被叠加在该显示屏幕上。设备(例如智能眼镜) 也可以不通过显示屏幕来再现现实场景，而是可以简单地通过棱镜、透镜、反射镜、透明物体(例如玻璃)等来再现现实场景，虚拟对象的图像可以被光学地叠加到该现实场景中。上述显示屏幕、棱镜、透镜、反射镜、透明物体等可以统称为设备的显示媒介，虚拟对象可以被呈现在该显示媒介上。例如，在一种光学透视式增强现实设备中，用户通过特定的透镜观察到现实场景，同时该透镜可以将虚拟对象的成像反射到用户的眼中。在一个实施例中，设备的用户可以直接观察到现实场景或其部分，该现实场景或其部分在被用户的眼睛观察到之前不需要经过任何媒介进行再现，并且虚拟对象可以被光学地叠加到该现实场景中。因此，现实场景或其中的部分在被用户的眼睛观察到之前并不一定需要通过设备来呈现或再现。

在叠加了虚拟对象之后，设备可能会发生平移和/或旋转，在这种情况下，可以例如使用设备内置的加速度传感器、陀螺仪、摄像头等通过本领域已知的方法(例如，惯性导航、视觉里程计、SLAM、VSLAM、SFM 等)来测量或跟踪其位置变化和/或姿态变化，从而对虚拟对象的显示进行调整，例如，改变其成像位置、成像大小、观察角度、虚拟对象进入设备视野、虚拟对象离开设备视野等等。这在本领域中是已知的，不再赘述。在一些实施例中，设备还可以重新(例如，当光标签离开设备视野后重新进入设备视野时，或者在光标签保持在设备视野中的情况下每隔一定时间) 确定其相对于光标签的位置信息以及其相对于光标签的姿态信息，并基于虚拟对象的叠加位置信息、设备相对于光标签的位置信息、设备相对于光标签的姿态信息，重新确定虚拟对象的成像位置和/或成像大小，从而校正所述虚拟对象在现实场景中的叠加。

在上文中，基于虚拟对象相对于光标签的位置信息以及设备相对于光标签的位置信息和姿态信息，在设备的显示媒介所呈现的现实场景中实现了虚拟对象的叠加，但可以理解，这并非必须的，也可以使用其他坐标系下位置信息或姿态信息来实现虚拟对象的叠加。

在本发明的又一个实施例中，提供了一种基于光标签的导航方法，其流程示意如图4所示。该方法可以由设备执行，主要包括：步骤S401，根据设备所采集的包含光通信装置的图像来识别该光通信装置传递的标识信息，并确定该设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息；步骤 S402，利用所述标识信息获取预设的该光通信装置的位置信息；步骤S403，基于所获取的光通信装置的位置信息以及该设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息，确定该设备当前的位置信息和姿态信息；步骤S404，获得要叠加的一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息，其中，该叠加位置信息是基于目的地位置信息与该设备当前的位置信息而确定的；步骤 S405，基于所述设备当前的位置信息和姿态信息以及所述一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息，在所述设备的显示媒介所呈现的现实场景中叠加一个或多个虚拟导航指示。下文详细描述该方法中的各个步骤。

在步骤S401，带有图像采集部件的设备或者携带该设备的人在行进中可以使用设备对视野范围内某个或某些光标签进行图像采集。如上文结合图1-3所描述的，在经由设备采集到包含光标签的图像之后，根据采集的图像来识别其中光标签的标识信息；并且还可以基于所采集的图像确定该设备相对于该光标签的位置信息和姿态信息。

在获得光标签的标识信息之后，在步骤S402，如上文介绍的，可以基于光标签的标识信息从服务器获取该光标签的位置信息。在一个实施例中个，还可以获取该光标签的姿态信息。应理解，光标签的标识信息是为了指示特定的光标签，当要进行导航的环境中布置两个或更多个光标签时，需要识别光标签的标识信息；而如果在特定场馆或特定环境中只布置有一个光标签时，则可以不需要识别光标签的标识信息，设备直接访问预设的服务器获取与该唯一光标签的相关信息即可。

接着，在步骤S403，基于所获取的光标签的位置信息以及设备相对于该光标签的位置信息和姿态信息，确定该设备当前的位置信息和姿态信息。这里，设备的当前位置信息和姿态信息可以是在用于进行导航的坐标系中的位置和姿态。例如，如果该用于进行导航的坐标系是上文提到的光标签坐标系，那么设备当前的位置信息和姿态信息就是该设备相对于光标签的位置信息和姿态信息。如果用于进行导航的坐标系为世界坐标系或者特定场馆的坐标系，则如上文提到的，可以利用预先设定的实际的光标签的位置信息结合设备相对于该光标签的位置信息和姿态信息来计算得到该设备在该用于进行导航的坐标系中的位置信息和姿态信息来作为该设备当前的位置信息和姿态信息。在一个实施例中，可以基于所获取的光标签的位置信息和姿态信息以及设备相对于该光标签的位置信息和姿态信息，确定该设备当前的位置信息和姿态信息。

在步骤S404，获得要叠加的一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息，其中，该叠加位置信息是基于目的地位置信息与该设备当前的位置信息而确定的。

设备可以通过多种可行方式来获取目的地位置信息。例如，目的地位置信息可以是直接根据用户的输入或选择的目的地址来设置的。在一个实施例中，可以在设备的显示媒介上呈现目的地列表，供使用该设备的用户进行选择，或者呈现输入框，供用户输入与目的地有关的信息。在又一个实施例中，可以在设备的显示媒介上呈现以更友好方式指示附近可能的目的地的虚拟对象来供用户选择，例如以虚拟路牌、体现目的地类型的图像或图标(例如，加油站、饭店、书店等)等，使得用户点击相关虚拟对象可以选择所期望的目的地。

在又一些实施例中，目的地位置信息也可以是至少部分地基于与目的地有关的信息来确定的。例如，用户可能不了解具体的目的地址，而是输入或选择与目的地有关的信息，例如输入或选择的“航班号”、“1号登机口”、饭店名称等。设备在获得与目的地有关的信息后，可以查询或检索预先建立的用于导航的数据库、场景地图或场景信息库等来确定相应的目的地位置信息。用于导航的数据库、场景地图或场景信息库可以存储在提供导航服务的服务器(导航服务器)上，也可以存储在设备上。当通过服务器确定目的位置信息时，该服务器可以将所确定的目的地位置信息发送给设备。与目的地有关的信息可以包括与目的地名称、目的地类型、目的地功能等等相关的信息。在又一个实施例中，可以将与目的地类型或功能有关的信息(例如，用户输入或选择的“洗手间”)与设备当前的位置信息相结合来确定目的地位置信息，例如，距离该设备最近的洗手间的位置信息。在又一个实施例中，可以使用用户提供的与目的地类型或功能有关的信息(例如，用户输入或选择的“停车位”)并结合设备当前的位置信息以及目的地的当前状态信息(例如，各个停车位空闲状况)来确定目的地位置信息，例如与设备最接近的空闲停车位的位置信息。

在又一个实施例中，还可以使用与预先设置的导航目的相关的信息来确定目的地位置信息，例如可以通过点击“一键找车”、“上班”、“回家”、“寻找附近的历史足迹”等等来获得目的地位置信息。例如，用户点击“一键找车”时，可以结合在设备或者服务器中预先存储的与该用户之前的停车位置相关的一些信息来确定目的地位置信息；这些信息例如停车时用户通过扫描光标签而确定的位置信息，或者用户停车时所记录的停车位号码，或者用户停车时拍摄的包含停车位信息的照片。当用户选择的导航目的为“寻找附近的历史足迹”时，可以将该设备的当前位置信息与在设备或者服务器中存储的在该设备当前位置附近与该用户曾经去过的目的地相关的历史数据来确定目的地位置信息，例如当用户到达某个商业区时，可以给出该用户在该地区最近一次去过的饭店、商店、咖啡店等等。

在确定目的地位置信息之后，可以基于目的地位置信息与该设备当前的位置信息为设备确定行进路线。在一个实施例中，如果设备所处环境中布置有光标签网络，那么在获得了导航起始点(设备的当前位置)和目的点之后，可以基于光标签网络中的光标签的部署情况，为设备提供规划的行进路线，该行进路线的沿途具有一个或多个光标签。例如，可以在使用起始点和目的点确定了若干条可行路线之后，基于每条路线上的光标签部署情况，为设备提供一条或多条推荐的规划行进路线。在其他条件相同的情况下，优选地推荐沿途部署了较多光标签的行进路线，以便于在行进过程持续地通过沿途的光标签为设备进行导航。在又一个实施例中，如果在设备所处环境中已经建立了场景地图数据、场景模型或场景信息库等，可以结合与场景有关的信息来为设备提供行进路线；例如参考场景中的道路信息、建筑物信息、电梯信息、楼梯信息、门禁信息等，可以确定哪些区域或者线路可以通行。在该实施例中确定行进路线的具体方式与现有导航方法类似，在此不再赘述。在又一个实施例中，可以在导航起点与目的点之间建立直线形式的行进路线，如果该行进路线穿过障碍物，可以进行人为避障，当设备绕开障碍物时，可以基于设备的新的位置重新确定设备的当前位置与目的位置之间的行进路线(下文中详述)。

在确定了目的地位置与该设备当前的位置之间的行进路线之后，可以沿该行进路线确定要叠加的一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息。其中虚拟导航指示可以是上文结合图3所介绍的虚拟对象，其可以采用便于指引用户行进和识别目的地的任何形式，例如箭头形式的图标、采用与设备当前语言选项对应的语言显示的方向指示或虚拟路牌、虚拟导航人物或动物、沿行进路线的两侧建筑物信息等等。如上文介绍的，虚拟导航指示的叠加位置信息可以是虚拟导航指示相对于光标签的位置信息，但是可以理解，其也可以是在世界坐标系或者特定场馆的坐标系下的位置信息。可以沿行进路线每间隔一段距离设置一个位置点来叠加虚拟导航指示。

在一个实施例中，可以由设备自身来确定虚拟导航指示的叠加位置信息，从而获得该叠加位置信息。在另一个实施例中，可以由导航服务器确定虚拟导航指示的叠加位置信息，并将其发送给设备。

在步骤S405，基于上述一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息以及设备当前的位置信息和姿态信息，可以在设备的显示媒介所呈现的现实场景中叠加一个或多个虚拟导航指示。如图5所示，当用户采用上述实施例中的导航方法进行车位导航时，可以在用户手持的设备呈现的实时现实场景中叠加虚拟的方向箭头来对用户给出前方行进的方向和路线指引，便于用户方便快速地到达目的地。

在一些实施例中，该方法还可以包括在行进过程中持续跟踪和获取设备的当前位置信息和姿态信息，以及重新基于新获取的设备的当前位置信息和姿态信息以及所述一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息，在设备的显示媒介所呈现的现实场景中叠加各个虚拟导航指示。其中，在行进过程中重新获取的设备的当前位置信息和姿态信息可以是在步骤S403确定的位置信息和姿态信息的基础上获取的。例如，在行进过程中，设备通常有可能发生平移或旋转，可以通过设备内置的各种传感器来监控设备本身姿态的变化，并基于这些姿态变化对在步骤S403确定的设备姿态信息进行调整，以获取该设备当前的姿态信息。同样，可以通过设备内置的位置传感器监控设备位置的变化，基于这些位置的变化对在步骤S403确定的设备位置信息进行调整，以获取该设备当前的位置信息。在又一个实施例中，还可以预先建立导航环境的场景模型，然后在行进过程中，通过将设备视野中的现实场景与该场景模型进行比较来校准设备的当前位置信息和姿态信息。在重新确定了设备当前的位置信息和姿态信息之后，可以返回至步骤S404或者步骤S405继续执行。

在一个优选的实施例中，在行进过程中，还可以通过扫描光标签来校准或重新确定设备当前的位置信息和姿态信息，然后返回至步骤S404或者步骤S405继续执行。所扫描的光标签可以是与上次在步骤S401中扫描的光标签相同的光标签，也可以是其他的光标签。设备在行进过程中扫描的光标签不一定是原来规划的行进路线沿途的光标签，例如，用户在行进过程可能已经偏离了规划的行进路线。并且，设备在行进过程中不一定扫描规划的行进路线沿途的所有光标签，而是可以基于实际需要选择性进行扫描，例如，在到达路口时扫描附近的某个光标签。

本发明上述实施例中的导航方法相比于常见的GPS导航能够提供更高的精度，尤其是在缺乏GPS信号或GPS信号不是很良好的情况下，例如在繁华的商业街区或商场中的导航。在该商业街区中，用户可以在行走过程中通过商店门头或建筑物上安装的光标签来实现精确的导航，而GPS 导航通常难以满足这种情况下所需的精度。并且，与现有的基于GPS的全景地图导航相比，本发明实施例提供的导航方法实现了真正意义上的实景导航，可以在通过设备实时获取的现实场景中及时叠加相应的虚拟导航指示来给出快速灵活的实景路线指引，不需要预先制作、传输和加载全景地图模型，降低了对网络的传输的要求和对设备存储和计算能力的要求。与之不同，全景地图不仅制作成本和更新维护成本高，而且对于网络流量以及对于终端设备的存储和计算能力有较高要求，难以有效进行快速实时的指引。

本发明的一个实施例涉及一种基于光标签的导航系统，其可以包括光标签、光标签服务器和导航服务器。光标签服务器用于从导航设备接收光标签传递的标识信息，并向导航设备提供光标签的位置信息。导航服务器用于基于目的地位置信息与导航设备当前的位置信息确定要叠加的一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息。本领域技术人员可以理解，光标签服务器和导航服务器可以是物理上分离的两个服务器，但也可以集成在一起，也即，作为同一个物理服务器的不同功能模块。上述导航系统还可以包括导航设备，该导航设备可以用于执行图4所示的方法。

上文结合虚拟导航指示描述了本发明的一些实施例，但是需要说明的是，在现实场景中叠加虚拟导航指示并不是必须的，在本发明的一些实施例中，在获得了设备的当前位置信息和姿态信息(参考上文描述的步骤 S403)之后，也可以基于目的地位置信息以及设备的当前位置信息和姿态信息，通过其他各种可行的方式来为设备提供导航提示信息，例如，可以在设备所显示的导航地图上提供方向指示或路线指示、可以通过语音来为设备用户提供导航提示信息、等等。由于本发明的方法能够获得设备的精确位置信息，并且能够另外获得设备的姿态信息，因此，相比于现有技术中的常规导航方式(例如GPS导航)，可以为设备提供更为精准的导航。

本文中提到的设备可以是用户携带或控制的设备(例如，手机、平板电脑、智能眼镜、AR眼镜、智能头盔、智能手表、等等)，但是可以理解，该设备也可以是能够自主移动的机器，例如，无人机、无人驾驶汽车、机器人等。设备上可以安装有图像采集器件(例如摄像头)和显示媒介(例如显示屏)。

在本发明的又一个实施例中，可以以计算机程序的形式来实现本发明。计算机程序可以存储于各种存储介质(例如，硬盘、光盘、闪存等)中，当该计算机程序被处理器执行时，能够用于实现本发明的方法。

在本发明的又一个实施例中，可以以电子设备的形式来实现本发明。该电子设备包括处理器和存储器，在存储器中存储有计算机程序，当该计算机程序被处理器执行时，能够用于实现本发明的方法。

本文中针对“各个实施例”、“一些实施例”、“一个实施例”、或“实施例”等的参考指代的是结合所述实施例所描述的特定特征、结构、或性质包括在至少一个实施例中。因此，短语“在各个实施例中”、“在一些实施例中”、“在一个实施例中”、或“在实施例中”等在整个本文中各处的出现并非必须指代相同的实施例。此外，特定特征、结构、或性质可以在一个或多个实施例中以任何合适方式组合。因此，结合一个实施例中所示出或描述的特定特征、结构或性质可以整体地或部分地与一个或多个其他实施例的特征、结构、或性质无限制地组合，只要该组合不是非逻辑性的或不能工作。本文中出现的类似于“根据A”、“基于A”、“通过A”或“使用A”的表述意指非排他性的，也即，“根据A”可以涵盖“仅仅根据A”，也可以涵盖“根据A和B”，除非特别声明或者根据上下文明确可知其含义为“仅仅根据A”。在本申请中为了清楚说明，以一定的顺序描述了一些示意性的操作步骤，但本领域技术人员可以理解，这些操作步骤中的每一个并非是必不可少的，其中的一些步骤可以被省略或者被其他步骤替代。这些操作步骤也并非必须以所示的方式依次执行，相反，这些操作步骤中的一些可以根据实际需要以不同的顺序执行，或者并行执行，只要新的执行方式不是不符合逻辑的或不能工作。

由此描述了本发明的至少一个实施例的几个方面，可以理解，对本领域技术人员来说容易地进行各种改变、修改和改进。这种改变、修改和改进意于在本发明的精神和范围内。虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (15)

1.一种基于光通信装置的导航方法，所述方法包括：

S1）由行进中的用户携带的设备对其视野范围内的光通信装置进行图像采集，并根据所述设备所采集的包含光通信装置的图像来识别该光通信装置传递的标识信息，并确定该设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息；

S2）利用所述标识信息获取预设的该光通信装置的位置信息；

S3）基于所获取的光通信装置的位置信息以及该设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息，确定该设备当前的位置信息和姿态信息；

S4）响应于设备当前的位置信息和姿态信息的确定，获得导航提示信息，其包括：

S41）获得要叠加的一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息，其中，所述叠加位置信息是基于目的地位置信息与该设备当前的位置信息而确定的；

S42）基于所述设备当前的位置信息和姿态信息以及所述一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息，在所述设备的显示媒介所呈现的现实场景中叠加一个或多个虚拟导航指示；

其中还包括通过将所述设备视野中现实场景与预先针对该现实场景建立的场景模型进行比较来更新设备当前的位置信息和姿态信息。

2.根据权利要求1所述的导航方法，还包括通过所述设备重新采集任一光通信装置的图像，并返回至所述步骤S1）继续执行。

3.根据权利要求1所述的导航方法，还包括通过设备内置的多个传感器监控设备位置和姿态的变化，并基于所监控的位置和姿态的变化更新设备当前的位置信息和姿态信息。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的导航方法，其中所述目的地位置信息是通过下面的步骤获取的：

在所述设备的显示媒介上呈现目的地列表；

响应于对于所呈现的目的地列表的其中一个目的地的选择来获取与所选择的目的地相关的目的地位置信息。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的导航方法，其中所述目的地位置信息至少部分地基于与目的地有关的信息来确定的，所述与目的地有关的信息包括下列中的一个或多个或其组合：目的地名称、目的地类型、目的地功能、目的地状态。

6.根据权利要求5所述的导航方法，其中所述目的地位置信息是基于所述设备收到的与目的地类型或目的地功能有关的信息并结合设备当前的位置信息来确定的。

7.根据权利要求5所述的导航方法，其中所述目的地位置信息是基于所述设备收到的与目的地类型或目的地功能有关的信息并结合设备当前的位置信息以及目的地的当前状态信息来确定的。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的导航方法，其中所述目的地位置信息是基于预先存储的与目的地有关的信息确定的。

9.根据权利要求1所述的导航方法，其中，

在所述步骤S2）还获取预设的该光通信装置的姿态信息；

以及其中，所述步骤S3）包括：基于所获取的光通信装置的位置信息和姿态信息以及该设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息，确定该设备当前的位置信息和姿态信息。

10.一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序在被所述处理器执行时能够用于实现权利要求1-9中任一项所述的导航方法。

11.一种存储介质，其中存储有计算机程序，所述计算机程序在被执行时能够用于实现权利要求1-9中任一项所述的导航方法。

12.一种基于光通信装置的导航系统，包括光通信装置、光通信装置服务器、导航服务器和由用户携带的导航设备，其中：

所述光通信装置服务器用于从导航设备接收所述光通信装置传递的标识信息，并向所述导航设备提供所述光通信装置的位置信息；以及

所述导航服务器用于基于目的地位置信息与所述导航设备当前的位置信息和姿态信息为导航设备提供导航提示信息，

所述导航设备，其用于：

在用户行进的过程中对其视野范围内的光通信装置进行图像采集；

基于所采集的图像来识别该光通信装置传递的标识信息并确定该导航设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息；

利用所述标识信息从光通信装置服务器获取该光通信装置的位置信息；

基于所获取的光通信装置的位置信息以及该导航设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息，确定该导航设备当前的位置信息和姿态信息；

响应于导航设备当前的位置信息和姿态信息的确定，从导航服务器获得导航提示信息，其包括要叠加的一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息，其中，所述叠加位置信息是基于目的地位置信息与该设备当前的位置信息而确定的，

基于所述导航设备当前的位置信息和姿态信息和所述一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息，在所述导航设备的显示媒介所呈现的现实场景中叠加一个或多个虚拟导航指示；以及

其中所述导航设备还用于通过将所述设备视野中现实场景与预先针对该现实场景建立的场景模型进行比较来更新设备当前的位置信息和姿态信息。

13.根据权利要求12所述的导航系统，其中，所述光通信装置服务器还用于向所述导航设备提供所述光通信装置的姿态信息，以及其中，所述导航设备当前的位置信息和姿态信息基于所述光通信装置的位置信息和姿态信息以及所述导航设备相对于所述光通信装置的位置信息和姿态信息来确定。

14.根据权利要求12或13所述的导航系统，其中，所述导航服务器还用于基于目的地位置信息与所述导航设备当前的位置信息确定要叠加的一个或多个虚拟导航指示的叠加位置信息，其中，该叠加位置信息能够被所述导航设备使用以基于其当前的位置信息和姿态信息，在所述导航设备的显示媒介所呈现的现实场景中叠加一个或多个虚拟导航指示。

15.根据权利要求12所述的导航系统，其中，所述导航设备还用于利用所述标识信息从光通信装置服务器获取该光通信装置的姿态信息，以及基于所获取的光通信装置的位置信息和姿态信息以及该导航设备相对于该光通信装置的位置信息和姿态信息，确定该导航设备当前的位置信息和姿态信息。